【關(guān)鍵詞】分戶供熱,分戶計量熱量,設(shè)計方案,量調(diào)節(jié)
【摘要】本文提出了一種具有分戶供熱和分戶計量熱量功能的采暖系統(tǒng)設(shè)計方案，可以利用簡單熱水表有效實施熱量計量。
1 前言
隨著城市住房和城市集中供熱的商品化經(jīng)營，如何實現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的分戶供熱和分戶計量熱量，成為當前供熱工程技術(shù)迫切要求解決的課題。這是由于商品房是以戶為單位出售、采暖費是以戶為單位收繳的原因所致。本文就集中供熱系統(tǒng)的分戶供熱和熱量計量方法進行一些分析和探討。
2 分戶供熱
2.1 由我國過去的經(jīng)濟體制所決定的傳統(tǒng)采暖工程設(shè)計，既不要求分戶供熱、也就不存在分戶計量熱量問題，故大都采用豎向串連的單雙管采暖系統(tǒng)(如圖1、Ⅰ和Ⅱ)。后來隨著多層建筑的發(fā)展及熱水采暖系統(tǒng)的推廣，從單純的經(jīng)濟適用觀點出發(fā)，在民用采暖工程中，幾乎都采用了豎向串連的單管采暖系統(tǒng)(圖1Ⅱ)。由于各住戶是分層居住，而豎向串連的單、雙管采暖系統(tǒng)中分布于各住戶內(nèi)的散熱器，是上下之間順序的串接在一起，不能以戶為單位形成獨立的水力循環(huán)分支回路，因此不可能從系統(tǒng)中分離出來實現(xiàn)分戶供熱。雙管系統(tǒng)中的散熱器雖然可以從采暖系統(tǒng)中隔離開來，但這些散熱器分布在住戶的各個房間，住戶可以隨時隨心操作，供熱主管企業(yè)是難以監(jiān)控管理的。雖然可采用智能開關(guān)閥設(shè)施解決這一難題，但這種針對個別不交采暖費的用戶所采取的措施，卻要遍及到每個住戶，無論從經(jīng)濟效益或是社會效益看，都是得不償失的。因此，上述傳統(tǒng)的單、雙管采暖系統(tǒng)都是不可能實現(xiàn)分戶供熱的。
Ⅰ—雙管系統(tǒng)；Ⅱ—單管系統(tǒng)
圖1 豎向串連單雙管采暖系統(tǒng)
Ⅰ－雙管系統(tǒng)；Ⅱ－單管系統(tǒng)；Ⅲ－跨越管
1-分戶隔斷閥；2-散熱器隔斷閥；3-溫控閥
圖2 分戶水平串連單雙管采暖系統(tǒng)
2.2 如果將傳統(tǒng)的豎向串連的單、雙管采暖系統(tǒng)，改變成如圖二所示的分層水平串連系統(tǒng)形式，當這種水平串連是以每個住戶內(nèi)的散熱器數(shù)為準則串接在一起形成一個獨立的水力循環(huán)分支回路時，那么設(shè)在分支回路供回水管起始端上的隔斷閥門1，就可將用戶的采暖回路從整個系統(tǒng)中隔離出來，也能隨時中斷或并入系統(tǒng)運行。若將分支回路上的兩個隔斷閥門1安裝在一起，并設(shè)箱上鎖由供熱企業(yè)統(tǒng)一管理，就可十分簡便的實現(xiàn)分戶供熱。
3 分戶計量熱量
3.1 供熱系統(tǒng)中熱煤的輸熱量由下式確定：
Q=C.G.(t1－t2)
=C.G.Δt
Q——輸熱量
C——比熱
G——熱媒流量
Δt——熱媒輸熱前后的溫差
由上式看出，輸熱量的大小由熱媒的兩個參數(shù)即流量G和溫差Δt來確定。由于熱量是一種特殊性質(zhì)的商品，它和電功率一樣也是一種能量，其數(shù)量大小，要在傳熱過程中反映出來。顯然，傳熱的條件不同，傳熱量的大小和計量方法也有所不同。具體到采暖系統(tǒng)，由于采暖負荷是一種季節(jié)性負荷，其大小隨室外的溫度變化而變化，同時為了保證采暖質(zhì)量、防止水力失調(diào)，又要求采暖系統(tǒng)按質(zhì)調(diào)節(jié)方式運行。這就導(dǎo)致了熱媒輸熱量中的兩個計量參數(shù)G和Δt都是變量，其輸熱量的大小，要由積分計算確定，即：
供熱量的積分計量，用于工程計量十分困難，時至今日，還未研制出一種通過直接測量熱媒的流量和溫度來確定其熱量大小的儀表。
1-溫控閥；2-量熱表；3-散熱器
圖3 熱分配表法熱量計量裝置圖
3.2 目前采暖系統(tǒng)的供熱量計量方法之一。可以舉國外若培*卡徹公司研制的熱分配表法為例來說明。該法是一種間接計量法，它是在散熱器上安裝一個盛有某種特定液體介質(zhì)的量熱表，表中的液體介質(zhì)因接受散熱器的熱量而蒸發(fā)，以其在整個采暖季蒸發(fā)量的多少來換算出該組散熱器的耗熱量。安裝位置如圖三所示，在雙管采暖系統(tǒng)的每組散熱器上，安裝一組溫控閥和量熱表來計量該組散熱器的耗熱量。為了對每組散熱器的耗熱量進行計算，需將散熱器根據(jù)其熱媒溫度、幾何形狀、材質(zhì)構(gòu)造、連接方式、安裝條件等因素分成不同的組型，并在試驗室中預(yù)先確定出各組型散熱器的熱量換算特性系數(shù)C，然后依其進行該組型散熱器的耗熱量計算。這種熱量計量方法在國外已是成熟的技術(shù)，國內(nèi)已有引進，它的優(yōu)點是可直接用于現(xiàn)有雙管采暖系統(tǒng)的熱量計量，但由于各組型散熱器的特性系數(shù)C常由該供熱企業(yè)的試驗室測定，技術(shù)壟斷性強，熱量計量透明度低，且又是以每組散熱器為計量單元，不是以戶為單位進行計量，企業(yè)和住戶都覺有些不便，加上價格昂貴，因此在國內(nèi)推廣應(yīng)用，還有不少困難。
3.3 本文探討一種利用熱水表就可實施有效熱量計量的方案。鑒于現(xiàn)有采暖系統(tǒng)的供熱量計量的兩個參數(shù)G和Δt同是變量，使得熱量計量變得困難，由此可以設(shè)想：能否設(shè)計出一種供熱系統(tǒng)形式，使其熱媒在輸送過程中保持溫度不變，即：
Δt=常量
Q=kf(G)
說明供熱量Q只與熱媒流量G有關(guān)，即根據(jù)流量G的變化就可計算出供熱量的多少。但同時Q=kf(G)又是供熱系統(tǒng)量調(diào)節(jié)運行的條件。由此看出，只要系統(tǒng)按量調(diào)節(jié)方式運行，并保持供回水溫度不變，就可根據(jù)流量參數(shù)G來計量熱量，也就是說，可用熱水表測定的熱媒流量數(shù)來表述熱量。可是對采暖系統(tǒng)來說，為保障采暖質(zhì)量防止水力失調(diào)，卻又恰恰要求系統(tǒng)按質(zhì)調(diào)節(jié)方式運行，即：
G=常量
Q=kf(Δt)
1-外網(wǎng)管路；2-分戶供熱計量箱；3-溫控流量調(diào)節(jié)閥；4-L型管道泵；5-采暖管路；6-膨脹補水箱；7-散熱器；8-淺水閥；9-用戶熱水系統(tǒng)；10-雙參數(shù)水—水換熱器
圖4 用熱水表計量熱量的供熱系統(tǒng)原理圖
如何解決這一矛盾，成為能否利用熱水表進行熱量計量的關(guān)鍵。為此設(shè)計了如圖四所示的供熱系統(tǒng)形式，成功的解決了上述矛盾，能夠?qū)崿F(xiàn)利用熱水表計量熱量的設(shè)想。這一供熱系統(tǒng)形式，由一次熱媒外網(wǎng)、用戶引入管、用戶計量控制箱、溫控流量調(diào)節(jié)閥、水—水換熱器、用戶內(nèi)部采暖系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)等部分組成。其中水—水換熱器的設(shè)置，使用戶內(nèi)形成獨立采暖系統(tǒng)，其水力工況與外網(wǎng)水力工況得以分開、互不影響，為外網(wǎng)實行量調(diào)節(jié)運行和用戶采暖系統(tǒng)實行質(zhì)調(diào)節(jié)運行提供了條件。這樣，在用戶采暖系統(tǒng)實行質(zhì)調(diào)節(jié)運行的同時，由設(shè)在采暖房間的溫度測頭控制的流量調(diào)節(jié)閥、調(diào)控著一次熱媒流入換熱器的流量，實現(xiàn)了外網(wǎng)一次熱媒的量調(diào)節(jié)運行。若能保持一次熱媒的供回水溫度不變，裝設(shè)于用戶引入管上的熱水表計量的熱媒流量，即可表示為對該用戶的供熱量。
3.4 上述用熱水表計量熱量設(shè)定的供熱系統(tǒng)形式，要以外網(wǎng)系統(tǒng)按量調(diào)節(jié)運行和保持供回水溫度不變?yōu)榍疤帷Ｄ敲催@兩個條件對外網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟問題有什么影響?保持供回水溫度不變是否能夠?qū)崿F(xiàn)?成為能否采用該系統(tǒng)形式需要回答的問題。
關(guān)于外網(wǎng)按量調(diào)節(jié)方式運行問題，正是當前熱網(wǎng)進行技術(shù)改造、提高技術(shù)含量、以期獲得最佳節(jié)能效果和全面提高供熱系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟效益所努力的方向。目前，為實現(xiàn)外網(wǎng)量調(diào)節(jié)運行而廣泛推廣采用的無級變速泵技術(shù)。正是這一技術(shù)成果的代表，它已為熱網(wǎng)運行帶來了人所共知的經(jīng)濟效益。
1-風量調(diào)節(jié)閥；2-燃料調(diào)節(jié)閥；3-鍋爐熱源；4-無級變速泵；5-自力溫度調(diào)節(jié)閥；6-外網(wǎng)管路；7-分戶供熱計量箱；8-溫控流量調(diào)節(jié)閥；9-用戶采暖管道；10-用戶熱水系統(tǒng)；11-雙參數(shù)水-水換熱器
圖5 供熱系統(tǒng)定溫量調(diào)節(jié)運行技術(shù)原則圖
至于保持外網(wǎng)供回水溫度不變的運行條件，這也正是常規(guī)熱源鍋爐生產(chǎn)運行所希望的技術(shù)條件，無論是蒸汽鍋爐或是熱水鍋爐，都是在定溫、定壓常規(guī)條件下運行(不希望變量、變壓不穩(wěn)定工況)，這就為外網(wǎng)供水定溫運行提供了保障。在量調(diào)節(jié)運行條件下，只要在回水管上設(shè)置一自力溫度調(diào)節(jié)閥，也能方便的實現(xiàn)回水定溫運行，見圖5。這樣，在供熱系統(tǒng)初次運行時，進行認真的平衡和調(diào)節(jié)，使各用戶的進出口水溫達到要求的數(shù)值，就能保證熱網(wǎng)系統(tǒng)在穩(wěn)定的供回水溫度條件下運行。
上述系統(tǒng)形式，既解決了分戶供熱和分戶計量熱量問題，又實現(xiàn)了利用熱水表進行熱量計量問題。同時外網(wǎng)按量調(diào)節(jié)方式運行，還增加了熱網(wǎng)的技術(shù)含量，又提高了整個供熱系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟效益。為了該系統(tǒng)形式的實施，可以開發(fā)研制出系列住戶用雙參數(shù)換熱器和住戶供暖系統(tǒng)管道泵等配套產(chǎn)品，因此可以預(yù)見，隨著該系統(tǒng)形式的工程實施，必將以其明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性迎得廣闊的市場開發(fā)前景。
參考文獻
〔1〕賀平，孫剛編著.供熱工程.(新一版).北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.
〔2〕許富昌.一種分戶供熱和計量的高溫水直供采暖系統(tǒng).青島建筑工程學(xué)院學(xué)報，1997，18(2)：45～50
